Planet berbatu seperti Bumi semuanya dipercayai bermula ketika debu mengelilingi bintang-bintang yang baru dilahirkan, dan petunjuk mengenai asal-usul debu semacam itu datang kepada kita dalam meteorit dan komet hari ini, serta pemerhatian mengenai cakera yang terdapat di sekitar bintang muda.
Tetapi misteri telah menyelubungi perincian evolusi debu dan bagaimana akhirnya ia dapat membentuk objek yang lebih besar. Sekarang, dua makalah dalam jurnal Alam semula jadi sedang mencadangkan mekanisme baru untuk menerangkannya.
Mekanisme baru bergantung pada butiran habuk kristal yang mengejutkan panas, yang entah bagaimana berpindah dari tempat ia diciptakan - mungkin dekat dengan Matahari - ke Sistem Suria luar. Secara implikasinya, proses yang sama harus berlaku di sekitar bintang muda yang lain.
Tiga hipotesis masa lalu telah diusulkan untuk menjelaskan penghijrahan, tetapi tidak ada yang sesuai. Mereka termasuk, menurut ahli fizik Dejan Vinkovic dari University of Split di Croatia, pencampuran bergelora, peluncuran partikel balistik dalam angin lebat yang diciptakan oleh interaksi cakera penambahan dengan medan magnet bintang muda (disebut model X-angin), dan pencampuran yang dimediasi oleh lengan spiral sementara pada cakera yang tidak stabil secara graviti. Vinkovic adalah pengarang utama di salah satu Alam semula jadi kertas kerja.
"Pencampuran turbulen memerlukan sumber kelikatan turbulen yang efisien dan ketidakstabilan magnetorotasi dipanggil sebagai calon yang paling menjanjikan, tetapi peregangan cakera yang besar dianggap tidak cukup terionisasi untuk memastikan ketidakstabilan ini tetap aktif," tulisnya. "Model X-wind bergantung pada gagasan teori konfigurasi medan magnet di sekitar bintang pra-utama-urutan dan harapan tinggi diletakkan pada pemerhatian masa depan untuk menyelesaikan masalah ini."
Dan akhirnya, "Model lengan lingkaran berada dalam domain perbincangan mengenai apakah angka yang mendasari, perkiraan fizikal dan anggapan mengenai keadaan awal cukup realistik untuk membuat hasil masuk akal."
Dalam makalah lain, Peter Abraham dari Hungarian Academy of Sciences dan rakan-rakannya menemui tanda habuk kristal setelah bintang muda menyala, sedangkan data arkib tidak menunjukkan tanda sebelum suar.
Kertas Vinkovic menyiasat percampuran zarah debu kristal besar di nebula protoplanet di sekitar Matahari muda.
Daya yang dihasilkan oleh cahaya yang bersinar pada objek adalah fenomena terkenal yang disebut tekanan radiasi. Kita tidak merasakannya dalam kehidupan seharian kerana kita terlalu besar sehingga kesan ini dapat dilihat. Bagi zarah-zarah yang sangat kecil, sebaliknya, daya ini boleh lebih besar daripada graviti yang menyimpan zarah-zarah di orbit di sekitar bintang. Penyelidikan telah difokuskan setakat ini hanya pada tekanan radiasi kerana cahaya bintang. Hasil kajian menunjukkan bahawa biji-bijian individu tidak akan bergerak jauh dan akan didorong lebih jauh ke dalam cakera.
Vinkovic melaporkan bahawa radiasi inframerah yang timbul dari cakera berdebu dapat mengangkat butiran yang lebih besar daripada satu mikrometer dari cakera dalam, di mana mereka didorong keluar oleh tekanan sinaran bintang sambil meluncur di atas cakera. Biji-bijian memasuki semula cakera pada radius di mana terlalu sejuk untuk menghasilkan sokongan tekanan sinaran inframerah yang mencukupi untuk ukuran butiran tertentu dan kepadatan pepejal.
Namun, Vinkovic menunjukkan bahawa bukan hanya bintang, tetapi juga cakera yang bersinar. Semasa mengkaji kesan pada butiran debu protoplanet yang lebih besar daripada satu mikrometer, yang setanding dengan ukuran zarah asap rokok, Vinkovic telah mengetahui bahawa cahaya inframerah yang kuat dari kawasan terpanas cakera protoplanet mampu menolak debu tersebut keluar dari cakera. Sinaran inframerah adalah apa yang dapat kita rasakan sebagai "panas" pada kulit kita. Gabungan tekanan sinaran dari bintang dan cakera menghasilkan daya jaring yang membolehkan butiran debu melayari sepanjang permukaan cakera dari bahagian dalam ke luar cakera.
Suhu di kawasan panas ini mencapai sekitar 1500 darjah Kelvin (2200 darjah Fahrenheit), cukup untuk menguap zarah debu pepejal atau mengubah struktur fizikal dan kimianya. Mekanisme yang dijelaskan oleh Vinkovic dalam makalahnya akan memindahkan zarah-zarah debu yang diubah ke kawasan cakera yang lebih sejuk dari bintang. Ini dapat menjelaskan mengapa komet mengandungi gabungan es dan zarah yang membingungkan diubah pada suhu tinggi. Ahli astronomi bingung dengan campuran ini, kerana komet terbentuk di kawasan cakera sejuk daripada bahan beku seperti air, karbon dioksida atau metana. Oleh itu zarah debu berbatu yang akhirnya dicampurkan dengan es diharapkan tidak akan mengalami suhu tinggi.
Dalam sebuah editorial yang menyertainya, astrofisikawan University of Missouri Aigen Li menulis bahawa asal-usul silikat kristal dalam komet "telah menjadi perdebatan sejak pengesanan pertama mereka 20 tahun yang lalu."
Walaupun Li berjanji dalam teori baru, "Akan menarik untuk melihat apakah mekanisme lain seperti pencampuran bergelora dan model 'X-angin' akan membawa butir submikrometer dengan berkesan, yang merupakan pemancar pertengahan IR yang efisien, keluar dan memasukkannya ke dalam komet, ”tulisnya. "Ada juga kemungkinan bahawa beberapa - tetapi tidak semua - silikat kristal dibuat di situ dalam koma komet."
Sumber: Siaran akhbar Vinkovic. Tonton animasi pendek yang menunjukkan bagaimana mekanisme pergerakan debu yang baru dicadangkan berfungsi.
